二层交换机原理总结

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1、二层交换机原理总结一．背景知识以太网这个术语通常是指由DEC、Intel和Xerox公司在1982年联合公布的一个标准，它是当今TCP/IP采用的主要的局域网技术，它采用一种称作CSMA/CD的媒体接入方法。在TCP/IP世界中，以太网IP数据报文的封装在RFC894中定义。以太网采用广播机制，所有与网络连接的工作站都可以看到网络上传递的数据。通过查看包含在帧中的目标地址，确定是否进行接收或放弃。如果证明数据确实是发给自己的，工作站将会接收数据并传递给高层协议进行处理。以太网采用CSMA/CD（CarrierSenseMu

2、ltipleAccess/CollisionDetection）媒体访问机制，任何工作站都可以在任何时间访问网络。在以太网中，所有的节点共享传输介质。如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务，就是以太网的介质访问控制协议要解决的问题。二．标准以太网帧结构前导码：由7字节的前同步码和1字节的帧起始定界符构成。这个字段有7个字节（56位）交替出现的0和1，它的作用就是提醒接收系统有帧的到来，以及使到来的帧与计时器进行同步。前同步码其实是在物理层添加上去的，并不是（正式的）帧的一部分。前同步码的目标是允许物理层在接收到

3、实际的帧起始符之前检测载波，并且与接收到的帧时序达到稳定同步。这个字段用1字节（10101011）作为帧开始的信号，表示一帧的开始。最后两位是11，表示下面的字段是目的地址。目的地址（DA）：48位，表示帧准备发往目的站的地址，共6个字节，可以是单址（代表单个站）、多址（代表一组站）或全地址（代表局域网上的所有站）。当目的地址出现多址时，表示该帧被一组站同时接收，称为“组播”（Multicast）。目的地址出现全地址时，表示该帧被局域网上所有站同时接收，称为“广播”（Broadcast），通常以DA的最高位来判断地址的类型

4、，若第一字节最低位为“0”则表示单址，第一字节最低位为“1”则表示组播。源地址（SA）：48位，表明该帧的数据是哪个网卡发的，即发送端的网卡地址。类型：该字段用于标识数据字段中包含的高层协议，也就是说，该字段告诉接收设备如何解释数据字段。例如：0X0800代表为IP，0X0806代表为ARP。数据字段：它的最小长度必须为46字节以保证帧长至少为64字节，这意味着传输一字节信息也必须使用46字节的数据字段：如果填入该字段的信息少于46字节，该字段的其余部分也必须进行填充。数据字段的默认最大长度为1500字节。帧检验序列（FC

5、S）:是32位冗余检验码（CRC），检验除前导、SFD和FCS以外的内容。当发送站发出帧时，一边发送，一边逐位进行CRC检验。最后形成一个32位CRC检验和填在帧尾FCS位置中一起在媒体上传输。接收站接收后，从DA开始同样边接收边逐位进行CRC检验。最后接收站形成的检验和若与帧的检验和相同，则表示媒体上传输帧未被破坏。反之，接收站认为帧被破坏，则会通过一定的机制要求发送站重发该帧。一．二层交换机MAC地址表1.MAC地址表简介MAC地址表记录了与该设备相连的设备的MAC地址、与该设备相连的设备的接口号以及所属的VLANID

6、。在转发数据时，设备根据报文中的目的MAC地址查询MAC地址表，快速定位出接口，从而减少广播2.MAC地址表项的生成方式1.自动生成MAC地址表项一般情况下，MAC地址表是设备通过源MAC地址学习过程而自动建立的。2.手工配置MAC地址表项设备通过源MAC地址学习自动建立MAC地址表时，无法区分合法用户和黑客用户的报文，带来了安全隐患。如果黑客用户将攻击报文的源MAC地址伪装成合法用户的MAC地址，并从设备的其它接口进入，设备就会学习到错误的MAC地址表项，于是就会将本应转发给合法用户的报文转发给黑客用户。为了提高接口安全

7、性，网络管理员可手工在MAC地址表中加入特定MAC地址表项，将用户设备与接口绑定，从而防止假冒身份的非法用户骗取数据。手工配置的MAC地址表项优先级高于自动生成的表项。3.MAC地址表分类1.静态MAC地址表项：由用户手工配置，表项不老化；2.动态MAC地址表项：包括用户配置的以及设备通过源MAC地址学习得来的，表项有老化时间。3.黑洞MAC地址表项：用于丢弃含有特定源MAC地址或目的MAC地址的报文（例如，处于安全考虑，可以屏蔽某个用户接收报文），由用户手工配置，表项不老化；二．二层交换机MAC地址表老化处理二层交换机的

8、MAC地址老化和刷新通常直接由硬件ASIC芯片来完成，这里介绍一下其通常采用的机制：（1）在芯片中储存的每一个动态添加的MAC地址表项都有一个1bit长度的老化标志，同时芯片有一个老化定时器用于控制地址老化；（2）    对于新学习到的MAC地址表项，其老化标志位置1；对于已经学习到的MAC表项，如果后